Lorsqu’ils recherchent des signes de vie au-delà du système solaire, les astrobiologistes se limitent à rechercher la vie telle que nous la comprenons. Pour la plupart, cela signifie rechercher des planètes rocheuses qui orbitent dans la zone habitable circumsolaire (HZ) de leur étoile, la distance à laquelle l’eau liquide peut exister à sa surface. Dans les années à venir, les télescopes et instruments de nouvelle génération permettront aux astronomes de caractériser les atmosphères des exoplanètes comme jamais auparavant. Lorsque cela se produit, ils recherchent les signatures chimiques que nous associons à la vie, comme l’azote, l’oxygène, le dioxyde de carbone, le méthane et l’ammoniac.
Cependant, les astrobiologistes ont émis l’hypothèse que la vie pourrait exister dans le système solaire externe sous les surfaces de lunes glacées comme Europa, Callisto, Titan et d’autres « mondes océaniques ». Pour cette raison, les astrobiologistes ne manquent pas pour penser que la recherche de vie extraterrestre devrait inclure des exolunes, y compris celles qui orbitent autour de planètes flottantes (FFP). Dans une étude récente, des chercheurs dirigés par l’Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) ont déterminé les propriétés nécessaires qui permettent aux lunes en orbite autour des FFP de retenir suffisamment d’eau liquide pour soutenir la vie.
L’étude a été dirigée par Giulia Roccetti, astrophysicienne à l’Observatoire européen austral (ESO) et à l’Université Ludwig-Maximilians de Munich (LMU), spécialisée dans les atmosphères planétaires et l’habitabilité. Elle a été rejointe par des chercheurs du MPIEP, de l’Institut Max Planck d’Astronomie (MPIA), du réseau de recherche du Pôle d’Excellence ORIGINS, de l’Université Côte d’Azur et du Centre de Nanosciences du LMUM. L’article qui décrit leurs découvertes est récemment paru dans le Journal international d’astrobiologieune publication maintenue par Cambridge University Press.
L’étude des exolunes est un défi majeur en utilisant les techniques actuelles, et aucune détection confirmée n’a été faite à ce jour. Cela devrait changer dans les années à venir à mesure que Télescope spatial romain Nancy Grace (RST) et des observatoires au sol de 30 mètres comme l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO commencent leurs opérations. A côté de la Télescope spatial James Webb (JWST), ces observatoires permettront des études d’imagerie directe, où la lumière réfléchie par l’atmosphère ou les surfaces d’une exoplanète est utilisée pour confirmer la présence d’un système planétaire.
Ces études pourraient également révéler des exolunes, qui apparaîtraient comme de minuscules grains de lumière en orbite autour de leur corps parent. Parallèlement, la découverte d’innombrables planètes flottant librement (FFP) dans notre galaxie a remis en question notre compréhension de la formation des planètes et de l’évolution précoce des systèmes planétaires. On pense que ces «planètes voyous» se sont formées dans un système et ont finalement été éjectées en raison d’instabilités dynamiques. En supposant que ces planètes aient des lunes sur des orbites étroites, elles les emmèneraient probablement avec elles.
Le pôle d’excellence ORIGINS est un réseau de recherche interdisciplinaire qui comprend le LMU, l’ESO, cinq instituts Max Planck et le centre de calcul Leibniz (LRZ). Dans une étude précédente, l’équipe ORIGINS a démontré que des lunes de la taille de la Terre en orbite autour de géantes gazeuses de la taille de Jupiter pourraient avoir de l’eau liquide. Comme l’astrophysicien MPE Tommaso Grassi (co-auteur de l’article) l’a déclaré dans un communiqué de presse MPE :
“Nous avons modélisé cet environnement et constaté que, dans des conditions spécifiques et en supposant des paramètres orbitaux stables dans le temps, de l’eau liquide peut se former à la surface de l’exomoune. Bien que la quantité finale d’eau pour une exomoune de masse terrestre soit inférieure à la quantité d’eau dans les océans terrestres, elle serait suffisante pour accueillir le développement potentiel de la vie primordiale.
Selon l’étude ORIGINS, les processus d’évaporation et de condensation (ou cycles humides-secs) sont essentiels à l’évolution précoce des exomoons, fournissant la complexité chimique nécessaire à l’accumulation de molécules et à la polymérisation de l’ARN. De plus, leurs résultats ont indiqué que l’orbite des exomoons autour des FFP devient moins excentrique et plus circulaire avec le temps. Cela réduit les forces de marée agissant sur l’intérieur des exomoons, diminuant ainsi le réchauffement interne qui conduit aux océans intérieurs.
Dans cette dernière étude, l’équipe ORIGINS a collaboré avec l’équipe dirigée par MPE pour développer un nouveau modèle réaliste capable de calculer l’évolution des orbites lunaires sur des milliards d’années – le type d’échelles de temps nécessaires à l’évolution de la vie. Leurs résultats indiquent que les exomoons étroitement liés au FFP ont une chance raisonnable de soutenir la vie. Comme Roccetti l’a expliqué :
“De cette façon, nous avons découvert que les exolunes avec de petits rayons orbitaux ont non seulement les meilleures chances de survivre à l’éjection de leur planète de son système planétaire, mais restent également excentriques pendant la plus longue période de temps. Ils peuvent ainsi produire de manière optimale de la chaleur marémotrice. De plus, les atmosphères denses favorisent la conservation de l’eau liquide. Ainsi, les lunes de la taille de la Terre avec des atmosphères de type Vénus avec des orbites rapprochées autour de leurs planètes orphelines sont de bons candidats pour les mondes habitables.
Des découvertes passionnantes sont prévues pour la prochaine décennie. Le 13 avril, l’Agence spatiale européenne (ESA) lancera le JUpiter Icy Moon Explorer (JUS) pour explorer Ganymède et Europe. D’ici octobre 2024, la NASA enverra le Clipper Europe à se joindre à ces efforts, en se concentrant sur Europe et les panaches d’eau à sa surface. Et en juin 2027, la mission Dragonfly de la NASA sera lancée pour Titan, la lune de Saturne, où elle étudiera la surface, l’atmosphère et les lacs de méthane de la lune à la recherche de signes potentiels de vie.
Ces missions auront un impact profond sur la recherche de vie extraterrestre, qui est entièrement concentrée sur Mars en ce moment (une planète rocheuse au bord de la HZ de notre Soleil). Si et quand ces missions trouvent des preuves potentielles de la vie dans le système solaire externe, cela frappera la définition de «zone habitable» à son oreille. Cela aura d’immenses implications pour l’astrobiologie, exigeant que les futures enquêtes consacrent du temps à l’étude des lunes glacées et des planètes rocheuses. Comme toujours, la recherche de vie extraterrestre se limite à la recherche de signes de vie « telle que nous la connaissons ».
Au fur et à mesure que la portée de ce que nous savons s’élargit, la recherche augmentera également, augmentant considérablement les chances que nous trouvions de la vie là-bas.
Lectures complémentaires : MPIEP, la presse de l’Universite de Cambridge
